@phdthesis{Schillig2013,
  author    = {Schillig, Rebecca},
  title     = {Funktionelle Analyse der Zink-Cluster-Transkriptionsfaktorfamilie von Candida albicans durch artifizielle Aktivierung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-79608},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Der Hefepilz Candida albicans geh{\"o}rt zu den opportunistischen Infektionserregern. Er ist Teil der nat{\"u}rlichen Mikroflora der Schleimh{\"a}ute des Gastrointestinal- und Urogenitaltraktes des Menschen. Bei St{\"o}rungen des nat{\"u}rlichen Gleichgewichts dieser Flora kann es zu oberfl{\"a}chlichen Mykosen, z. B. der oropharyngealen Candidiasis (Mundsoor), kommen. Besonders immunsupprimierte Patienten, wie AIDS-Patienten, leiden h{\"a}ufig unter immer wiederkehrenden Infektionen, die mitunter auch zu schwerwiegenden Infektionsverl{\"a}ufen, bis hin zu lebensbedrohlichen systemischen Mykosen f{\"u}hren k{\"o}nnen. Zur Therapie solcher Erkrankungen werden oft Ergosterolbiosyntheseinhibitoren, wie Fluconazol, eingesetzt. Besonders bei wiederkehrenden Infektionen und wiederholender Therapie ist C. albicans in der Lage, gegen diese h{\"a}ufig verabreichten Antimykotika Resistenzen zu entwickeln. Hierbei spielen Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren eine zentrale Rolle. Zink-Cluster-Proteine geh{\"o}ren zu einer pilzspezifischen Familie von Transkriptionsfaktoren, die ein großes Spektrum an zellul{\"a}ren Prozessen regulieren. Die gut charakterisierten Regulatoren Upc2, Tac1 und Mrr1 geh{\"o}ren zu den Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren, die maßgeblich zur Resistenzentwicklung von C. albicans beitragen. Upc2 kontrolliert die Expression vieler Ergosterolbiosynthesegene, besonders die von ERG11, welches f{\"u}r die Zielstruktur des g{\"a}ngigen Antimykotikums Fluconazol kodiert. Tac1 und Mrr1 hingegen regulieren die Expression von Multidrug-Effluxpumpen, den ABC-Transportern CDR1 und CDR2 bzw. dem Major Facilitator MDR1. Gain-of-function-Mutationen in diesen Transkriptionsfaktoren resultieren in einer konstitutiven {\"U}berexpression ihrer Zielgene und sind verantwortlich f{\"u}r die Resistenz vieler klinischer Isolate. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Fusion von Mrr1 mit der Gal4-Aktivierungsdom{\"a}ne von Saccharomyces cerevisiae zu einem konstitutiv aktiven Hybridtranskriptionsfaktor f{\"u}hrte, der eine MDR1-{\"U}berexpression bewirkte und Fluconazolresistenz vermittelte. Dieses Hybridprotein vermittelte sogar eine h{\"o}here Resistenz als ein Mrr1 mit nat{\"u}rlich vorkommenden gain-of-function-Mutationen. Analoge Fusionen mit Tac1 und Upc2 resultierten ebenfalls in einer konstitutiven Aktivierung dieser Transkriptionsfaktoren, die einen starken Anstieg der Fluconazolresistenz zur Folge hatte. Daraus ergab sich die Schlussfolgerung, dass dies eine generelle Methode sein k{\"o}nnte, die Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren k{\"u}nstlich zu aktivieren und so ihre biologischen Funktionen zu offenbaren, ohne die genauen Bedingungen f{\"u}r ihre Aktivit{\"a}t zu kennen. Deshalb wurde auf der Basis dieser Strategie eine Bibliothek von C.-albicans-St{\"a}mmen konstruiert, in der alle 82 putativen Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren in dieser m{\"o}glicherweise hyperaktiven Form exprimiert werden. Untersuchungen dieser Bibliothek offenbarten neue Transkriptionsfaktoren, die Fluconazolresistenz vermittelten, aber auch noch unbekannte Regulatoren der Morphogenese und andere Ph{\"a}notypen konnten beobachtet werden. Um einen tieferen Einblick in die Funktionsweise zu bekommen, wurden die Transkriptionsprofile der vier Transkriptionsfaktoren ermittelt, die in ihrer hyperaktiven Form die h{\"o}chste Fluconazolresistenz bewirkten. Dabei stellte sich heraus, dass die zwei k{\"u}nstlich aktivierten (*) Regulatoren ZCF34* und ZNC1* die Expression der wichtigsten Multidrug-Effluxpumpe CDR1 stark hochregulierten. Der Transkriptionsfaktor mit dem vorl{\"a}ufigen Namen ZCF34 konnte im Verlauf dieser Arbeit als ein wichtiger Regulator f{\"u}r die CDR1-Expression identifiziert werden. Er ist sowohl an der Aktivierung der Expression von CDR1 beteiligt als auch f{\"u}r die basale CDR1-Promotoraktivit{\"a}t notwendig. Aus diesem Grund wurde er in MRR2 (multidrug resistance regulator 2) umbenannt. Mit der Entdeckung eines neuen Regulators der wichtigsten Multidrug-Effluxpumpe von C. albicans wurde ein wichtiger Beitrag zum Verst{\"a}ndnis der Regulation solcher Transporter geleistet. Die {\"U}berexpression dieser Pumpen ist einer der h{\"a}ufigsten Resistenzmechanismen in C. albicans. Auf diesem Wege kann Resistenz gegen strukturell v{\"o}llig unterschiedliche Antimykotika bewirkt werden. Somit stellen sowohl diese Effluxpumpen, als auch deren Regulatoren m{\"o}gliche Angriffsziele f{\"u}r die Entwicklung neuer oder Weiterentwicklung bereits vorhandener Antimykotika dar.},
  subject      = {Candida albicans},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ngwa2013,
  author    = {Ngwa, Che Julius},
  title     = {The mosquito midgut-specific stages of the malaria parasite as targets for transmission blocking interventions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83594},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Tropenkrankheit Malaria, wird durch eine Infektion mit einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium verursacht und durch den Stich der weiblichen Anopheles-M{\"u}cke von Mensch zu Mensch verbreitet. Dabei kann eine erfolgreiche {\"U}bertragung des Parasiten auf den Menschen nur dann stattfinden, wenn der Parasit seine sexuelle Entwicklungsphase im Mitteldarm der M{\"u}cke erfolgreich durchl{\"a}uft. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Wechselwirkungen des Malariaparasiten im Mitteldarm der M{\"u}cke in Hinblick auf die Identifizierung m{\"o}glicher neuer transmissionsblockierender Strategien zu untersuchen. Der Zweck von transmissionsblockierende Strategien ist es, der Verbreitung der Malaria durch die M{\"u}cke entgegenzuwirken, indem die Entwicklung des Parasiten in der M{\"u}cke unterbunden und dadurch der Lebenszyklus des Parasiten unterbrochen wird. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag auf insgesamt drei Aspekten. Der erste Aspekt der Arbeit befasste sich mit der Wechselwirkung zwischen dem Para-siten und der mikrobiellen Darmflora der M{\"u}cke. Dabei sollte der m{\"o}gliche Einfluss des Parasiten auf die Darmflora untersucht werden und weiterf{\"u}hrend die potentielle Verwendung von Darmbakterien als Vehikel f{\"u}r die Herstellung paratransgener M{\"u}cken erforscht werden. Vergleichende16S-rRNA- und DGGE-Analysen an der Darmflora des asiatischen Malariavektors Anopheles stephensi zeigten eine deutliche Reduktion der mikrobiellen Diversit{\"a}t w{\"a}hrend der Entwicklung vom Ei zur adulten M{\"u}cke. Zudem konnte das gram-negative Bakterium Elizabethkingia meningoseptica, das sich stadien- und generations{\"u}bergreifend verbreitet, als dominante Darmspezies bei im Labor aufgezogenen weiblichen und m{\"a}nnlichen An. stephensi festgestellt werden. Die Dominanz von E. meningoseptica wurde zudem nicht durch die Aufnahme von infiziertem Blut oder einer ver{\"a}nderten Nahrung beeinflusst. F{\"u}r die Studien wurde sowohl der humanpathogene Parasit P. falciparum als auch der Nagermalariaerreger P. berghei verwendet. Weiterf{\"u}hrende Versuche zeigten, dass Extrakte von E. meningoseptica antibakterielle, antifungale und antiplasmodiale Aktivit{\"a}ten aufwiesen, die ein m{\"o}glicher Grund f{\"u}r die Dominanz dieser Spezies im Mitteldarm des Vektors waren. Isolate von E. meningoseptica sind im Labor kultivierbar; dadurch stellt das Bakterium einen potentiellen Kandidaten zur Generierung von paratransgenen Anopheles-M{\"u}cken dar. Ein zweites Ziel dieser Arbeit war es, m{\"o}gliche Unterschiede in der Genexpression von P. falciparum darzustellen, die in den ersten 30 Minuten nach dessen {\"U}bertragung auf die M{\"u}cke erfolgen. Dies hatte zum einen zum Zweck, die durch den Wirtswechsel hervorgerufenen Genregulationen besser zu verstehen, und bot zum anderen die M{\"o}glichkeit, neue Proteine zu identifizieren, die als potentielle transmissionsblockierende Ziele genutzt werden k{\"o}nnen. Mittels supression substractive hybridization (SSH) konnten insgesamt 126 Gene identifiziert werden, deren Expression sich w{\"a}hrend der Gametogenese ver{\"a}ndert. Die identifizierten Gene konnten einer Vielzahl von putativen Funktionen wie zum Beispiel in der Signaltransduktion (17,5\%), im Zellzyklus (14,3\%) oder im Zytoskelett (8,7\%) zugeordnet werden. Des Weiteren wurden 7,9\% der Gene eine Funktion in der Proteastase und 6,4\% in metabolischen Prozessen zugeordnet. 12,7\% der Gene kodierten f{\"u}r zelloberfl{\"a}chenassoziierte Proteine. 11,9\% der Gene hatten anderen Funktionen, w{\"a}hrend 20\% der Gene keine putative Funktion zugeordnet werden konnte. Etwa 40\% der identifizierten Genprodukte waren bisher nicht in Proteomstudien nachgewiesen worden. In weiterf{\"u}hrenden Analysen wurden 34 Gene aus jeder ontologischen Gruppe ausgew{\"a}hlt und deren Expressionsver{\"a}nderung per quantitativer real time RT-PCR im Detail untersucht. F{\"u}r 29 Gene konnte dabei eine Transkriptexpression in Gametozyten nachgewiesen werden. Zudem wiesen 20 Gene eine erh{\"o}hte Expression in Gametozyten im Vergleich asexuellen Stadien auf. Insgesamt zeigten 8 Gene besonders hohe Transkriptlevel in aktivierten Gametozyten, was auf eine Funktion dieser Proteine w{\"a}hrend der {\"U}bertragung des Parasiten auf die M{\"u}cke hindeutet und diese somit potentielle Angriffspunkte f{\"u}r transmissionsblockierende Strategien darstellen k{\"o}nnten. Im letzten Teil dieser Arbeit stand die Untersuchung verschiedener antimikrobieller Substanzen in Bezug auf ihre transmissionsblockierenden Eigenschaften im Vordergrund. Die Substanzen waren entweder direkt aus der H{\"a}molymphe verschiedener Insekten isoliert oder rekombinant in transgenem Tabak exprimiert worden. Dabei wurden die rekombinanten Peptide so ausgew{\"a}hlt, dass sie entweder gegen die Mitteldarmstadien des Parasiten wirken oder m{\"u}ckenspezifische Rezeptoren blockieren, die der Parasit f{\"u}r seine weitere Entwicklung ben{\"o}tigt. Dabei konnte gezeigt werden, dass das antimikrobielle Molek{\"u}l Harmonin, ein Abwehrmolek{\"u}l aus der H{\"a}molymphe des asiatischen Marienk{\"a}fers Harmonia axyridis, antiplasmodiale als auch transmissions-blockierende Eigenschaften besitzt. Harmonin stellt daher eine potentielle Leitstruktur f{\"u}r die Entwicklung neuer Malariawirkstoffe dar},
  subject      = {Malariam{\"u}cke},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Dunkel2013,
  author    = {Dunkel, Nico},
  title     = {Regulation of virulence-associated traits of the human fungal pathogen Candida albicans by nitrogen availability},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83076},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Nitrogen-regulated pathogenesis describes the expression of virulence attributes as direct response to the quantity and quality of an available nitrogen source. As consequence of nitrogen availability, the opportunistic human fungal pathogen Candida albicans changes its morphology and secretes aspartic proteases [SAPs], both well characterized virulence attributes. C. albicans, contrarily to its normally non-pathogenic relative Saccharomyces cerevisiae, is able to utilize proteins, which are considered as abundant and important nitrogen source within the human host. To assimilate complex proteinaceous matter, extracellular proteolysis is followed by uptake of the degradation products through dedicated peptide transporters (di-/tripeptide transporters [PTRs] and oligopeptide transporters [OPTs]). The expression of both traits is transcriptionally controlled by Stp1 - the global regulator of protein utilization - in C. albicans. The aim of the present study was to elucidate the regulation of virulence attributes of the pathogenic fungus C. albicans by nitrogen availability in more detail. Within a genome wide binding profile of Stp1, during growth with proteins, more than 600 Stp1 target genes were identified, thereby confirming its role in the usage of proteins, but also other nitrogenous compounds as nitrogen source. Moreover, the revealed targets suggest an involvement of Stp1 in the general adaption to nutrient availability as well as in the environmental stress response. With the focus on protein utilization and nitrogen-regulated pathogenesis, the regulation of the major secreted aspartic protease Sap2 - additionally one of the prime examples of allelic heterogeneity in C. albicans - was investigated in detail. Thereby, the heterogezygous SAP2 promoter helped to identify an unintended genomic alteration as the true cause of a growth defect of a C. albicans mutant. Additionally, the promoter region, which was responsible for the differential activation of the SAP2 alleles, was delimited. Furthermore, general Sap2 induction was demonstrated to be mediated by distinct cis-acting elements that are required for a high or a low activity of SAP2 expression. For the utilization of proteins as nitrogen source it is also crucial to take up the peptides that are produced by extracellular proteolysis. Therefore, the function and importance of specific peptide transporters was investigated in C. albicans mutants, unable to use peptides as nitrogen source (opt1Δ/Δ opt2Δ/Δ opt3Δ/Δ opt4Δ/Δ opt5Δ/Δ ptr2Δ/Δ ptr22Δ/Δ septuple null mutants). The overexpression of individual transporters in these mutants revealed differential substrate specificities and expanded the specificity of the OPTs to dipeptides, a completely new facet of these transporters. The peptide-uptake deficient mutants were further used to elucidate, whether indeed proteins and peptides are an important in vivo nitrogen source for C. albicans. It was found that during competitive colonization of the mouse intestine these mutants exhibited wild-type fitness, indicating that neither proteins nor peptides are primary nitrogen sources required to efficiently support growth of C. albicans in the mouse gut. Adequate availability of the preferred nitrogen source ammonium represses the utilization of proteins and other alternative nitrogen sources, but also the expression of virulence attributes, like Sap secretion and nitrogen-starvation induced filamentation. In order to discriminate, whether ammonium availability is externally sensed or determined inside the cell by C. albicans, the response to exterior ammonium concentrations of ammonium-uptake deficient mutants (mep1Δ/Δ mep2Δ/Δ null mutants) was investigated. This study showed that presence of an otherwise suppressing ammonium concentration did not inhibit Sap2 proteases secretion and arginine-induced filamentation in these mutants. Conclusively, ammonium availability is primarily determined inside the cell in order to control the expression of virulence traits. In sum, the present work contributes to the current understanding of how C. albicans regulates expression of virulence-associated traits in response to the presence of available nitrogen sources - especially proteins and peptides - in order to adapt its lifestyle within a human host.},
  subject      = {Candida albicans},
  language  = {en}
}